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2019-2020年高中物理《核力与结合能》导学案新人教版选修3-2【学习过程】课前预习
1.核力的概念组成原子核的核子之间有很强的相互作用力,使核子能够克服库仑斥力而紧密的结合在一起,这种力叫
2.自然界中原子序数较的原子核,其质子数与中子数大致相等,但原子序数较的原子核,中子数比质子数多,越重的元素,两者相差越大
3.结合能把原子核分解成独立的核子,要克服强大的核力做功,而需要的能量,或依靠核力把核子结合成原子核而需要的能量,这两种能量是相等的,因而统称为原子核的它与核子数的比值叫
4.质量亏损组成原子核的核子的总质量跟原子核的质量之差,叫质量亏损【自主探究】知识点一核力与四种基本相互作用一.【阅读】P79-P80核力与四种基本相互作用一部分,回答下列问题问题1在原子核那样狭小的空间里,带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍,那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力,把核子束缚在一起了呢?问题2
(1)核力有怎样的特点?总结除核力外,核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用(弱力),弱相互作用是引起原子核衰变的原因,即引起中子-质子转变的原因
(2)四种基本相互作用力弱力,强力,万有引力和电磁力分别在不同的尺度上发挥作用
1.弱力(弱相互作用)弱相互作用是引起原子核衰变的原因,是短程力
2.强力(强相互作用)在原子核内,强力将核子束缚在一起,是短程力
3.电磁力在原子核外,电磁力使电子不脱离原子核而形成原子,使原子结合成分子,使分子结合成液体和固体是长程力
4.引力主要在宏观和宇观尺度上发挥作用知识点二原子核中质子与中子的比例【阅读】P80第二部分原子核中质子与中子的比例完成下列问题
1.自然界中原子序数较的原子核,其质子数与中子数大致相等,但原子序数较的原子核,中子数比质子数多,越重的元素,两者相差越大【思考与交流】为什么随着原子序数的增加,稳定原子核中的中子数大于质子数(电磁力和核力的作用范围去考虑)知识点三结合能
1.结合能原子核是核子凭借核力结合在一起的,要把它们分开,需要能量,或依靠核力把核子结合成原子核而需要的能量,这两种能量是相等的,因而统称为原子核的结合能(选填吸收或释放)
2.比结合能结合能与之比称为比结合能比结合能越大,原子核中核子结合的越,原子核越不同原子核的比结合能是不一样的,的核的比结合能是最大,核最稳定核与核比结合能较小参看图
19.5-3原子核的比结合能知识点四质量亏损
(1)质量亏损组成原子核的核子的总质量跟原子核的质量之差,叫质量亏损例如精确计算表明,氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些,这种现象就是质量亏损
(2)爱因斯坦的质能方程其中c为真空中的光速爱因斯坦的质能方程表明物体所具有的能量跟它的质量成正比反应了能量和质量的对应关系
(3)核反应中由于质量亏损而释放的结合能计算,其中△m是质量亏损从爱因斯坦的质能方程可得出物体的能量变化△E与物体的质量变化△m的关系△E=△mc2【典型例题】例
1.下列说法正确的是()A.E=mc2表明物体所具有的能量跟它的质量成正比B.据△E=△mc2可以计算核反应中释放的核能C.一个质子和一个中子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损D.根据△E=△mc2可知,核反应中质量亏损越多,质量转化成的能量也越多例
2.已知中子的质量是mn=
1.6749×10-27kg质子的质量是mp=
1.6726×10-27kg氘核的质量是md=
3.3436×10-27kg求氘核的比结合能诱思导学
(1).一个质子和一个中子结合为氘核时,质量亏损了多少?
(2).由质能方程△E=△mc2计算氘核的结合能3完整写出解答过程
3.碳原子质量的1/12叫做原子质量单位,用u表示请根据E=mc2证明1u相当于931MeV.做一做
4.已知原子核Po的质量为
209.98287u,原子核Pb的质量为
205.97446u,α粒子的质量为
4.00260,静止的核Po在衰变中放出α粒子后变成核Pb,求
(1)写出衰变方程
(2)衰变过程中的质量亏损;
(3)衰变过程中释放的能量;规律方法
1.核反应中,只有发生了质量亏损,即反应后的总质量小于反应前的总质量,必然要释放结合能
2.计算释放的核能时,先计算出质量亏损,在由质能方程△E=△mc2计算释放的核能
(1)若题中质量的单位是kg,则由△E=△mc2计算出的△E,其单位为焦耳
(2)若题中质量的单位用原子质量单位u表示,则△m的单位是u,如△m=
0.003u,则△E=
0.003×931MeV△E的单位为MeV【课堂检测】1关于核能,下列说法中正确的有()A.核子结合成原子核时,需吸收的能量B.核子结合成原子核时,能放出的能量C.不同的核子结合成原子核时,所需吸收的能量相同D.使一个氘核分解成一个中子和一个质子时,吸收的能量是一个恒定值
2.质子的质量mp,中子的质量为mn,它们结合成质量为m的氘核,放出的能量应为A.(mp+mn-m)C2B.(mp+mn)c2C.mc2D.m-mpc
23.已知氮核的质量为
14.00735u,氧核的质量为
17.00454u,氦核的质量为
4.00387u,质子的质量为
1.00815u,则核反应N+He→O+H是____________(填“释能”“吸能”)反应,能量变化了________________J
4.一个铀235衰变为钍核时释放出一个α粒子,已知铀核的质量为
3.853131×10-25kg,钍核的质量为
3.786567×10-25kg,α粒子的质量为
6.64672×10-27kg,则在该衰变过程中释放出的能量为_______________J如果有1kg铀发生这样的衰变,则铀全部衰变完,释放的能量为________________J
5.下列关于核反应的说法正确的是A.爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量,它们之间可以相互转化B.由质能方程可知,能量与质量之间存在着正比关系,可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的D.因在核反应中产生能量,有质量的转化,所以系统只有质量数守恒,系统的总能量不守恒
6.某核反应方程为H+H→He+X,已知H的质量为
2.0136u,H的质量为
3.0180u,He的质量为
4.0026uX的质量为
1.0087u.则下列说法正确的是()A.X是质子,该反应释放能量BX是中子,该反应释放能量C.X是质子,该反应释放能量D.X是中子,该反应吸收能量。